DE2708607A1

DE2708607A1 - CATHETER

Info

Publication number: DE2708607A1
Application number: DE19772708607
Authority: DE
Inventors: Iwao Seo
Original assignee: Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1976-02-29
Filing date: 1977-02-28
Publication date: 1977-09-01
Also published as: US4191193A; JPS5918051B2; JPS52105684A; GB1572425A

Description

M 88 P 102M 88 P 102

'3-'3-

Anmelder: Mitsubishi Petrochemical company Limited,
5-2 2 chome Marunouchi chiyoda ku,
Tokio» Japan Applicant: Mitsubishi Petrochemical company Limited,
5-2 2 chome Marunouchi chiyoda ku,
Tokyo »Japan

Katheter Catheter r

Die Erfindung bezieht sich auf einen Katheter mit einem Umformer. Derartige Instrumente dienen zur !essung von
Körperdrücken, wie z.3. Blutdruck.The invention relates to a catheter with a transducer. Such instruments are used to measure
Body press, such as 3. Blood pressure.

Bisher wurde beispielsweise zur Messung des Blutdruckes innerhalb der Herzgefäße ein Katheter mit einem elektronischen Tonmesser verwendet, hai dem der als Rohr
aus plastischem Harz, wie Fluorharz, Polyurethan, Polyäthylen, usw. ausgebildete Katheter mit einer physiologischen Salzlösung gefüllt ist. Der Katheter wird für
die Messung in das Blutgefäß eingeführt und der Blutdruck Über den Tonmesser als elektrisches Signal aufgenommen. Die so erhaltenen Blutdruckwellen werden dann ausgewertet und damit die Diagnose sowie die Blutzirkulationsbewegungen festgestellt.So far, for example, a catheter with an electronic sound meter has been used to measure the blood pressure inside the heart vessels
catheter made of plastic resin such as fluororesin, polyurethane, polyethylene, etc. is filled with a physiological saline solution. The catheter is used for
the measurement is introduced into the blood vessel and the blood pressure is recorded as an electrical signal via the sound meter. The blood pressure waves obtained in this way are then evaluated and the diagnosis and the blood circulation movements established.

Mit dieser Methode kann jedoch kein richtiger Nullpunkt bestimmt werden. Außerdem sind Druck-Verluste und -Verzögerungen bei der übertragung der Druckwellen durch die Salzlösung bis zum Tonmesser aufgrund der ViskoelastizitätHowever, this method cannot be used to determine a correct zero point. Also there are pressure losses and delays when the pressure waves are transmitted through the salt solution to the sound knife due to the viscoelasticity

28.2.77 - 2 -28.2.77 - 2 -

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Ή.Ή.

der Salzlösung zu verzeichnen. Es können daher keine genauen Messungen mit der bekannten Vorrichtung erreicht werden.the saline solution. Accurate measurements cannot therefore be achieved with the known device.

Dieses Problem soll mit einer noch in der Entwicklung befindlichen Methode gelöst werden, bei der ein Halbleiter-Dehnungsmesser als Druckumwandler mit dem Ende bzw. der Spitze des Katheters verbunden ist. Der Umwandler befindet sich in diesem Fall in der Umgebung des Meßpunktes im Blutgefäß oder im Körper und die Messung erfolgt mit dem Dehnungsmesser. Die auf den Umwandler ausgeübten Drücke werden als elektrische Signale mit einem Messgerät aufgenommen. This problem is to be solved with a method still under development, in which a semiconductor strain gauge is connected as a pressure transducer to the end or tip of the catheter. The converter is in this case in the vicinity of the measuring point in the blood vessel or in the body and the measurement is carried out with the strain gauge. The pressures exerted on the transducer are recorded as electrical signals with a measuring device.

Bei der Verwendung eines Dehnungsmessers als Druckumwandler muß aber eine Spannung an den Dehnungsmesser angelegt werden, Hierdurch ist diese bekannte Methode mit dem Risiko einer Verletzung des Patienten verbunden, wenn sich ein Kurzschluß oder ein anderer Schaden während einer Messung ereignet. Diese Vorrichtung hat ferner folgende Nachteile: der Umwandler hat eine zerbrechliche und nicht stoßfeste Struktur, die klinische Anwendbarkeit als Katheter ist daher begrenzt, zumal die Biegsamkeit des Katheters durch den Umwandler verloren geht. Die Handhabung ist außerdem aufgrund der Temperaturabhängigkeit des Halbleiter-Dehnungsmessers schwierig.When using a strain gauge as a pressure transducer, however, a voltage must be applied to the strain gauge, As a result, this known method is associated with the risk of injury to the patient if a short circuit occurs or other damage occurs during a measurement. This device also has the following disadvantages: the transducer has a fragile and non-shock resistant structure which is of clinical utility as a catheter therefore limited, especially since the flexibility of the catheter is lost by the transducer. The handling is also difficult due to the temperature dependence of the semiconductor strain gauge.

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28.2.77 - 3 -28.2.77 - 3 -

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Katheder der eingangs genannten Art zu entwickeln, der unter Vermeidung der genannten Machteile genaue Messungen liefert und zuverlässig ist.The invention is based on the object of developing a catheter of the type mentioned at the outset which, while avoiding of the said disadvantages delivers accurate measurements and is reliable.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Katheter mit mindestens einem als Umformer ausgebildeten, aus organischem Kochpolymer bestehenden, flachen, filmartigen, piezoelektrischen Element gelöst, insbesondere einen Katheter, an dessen Ende ein flaches piezoelektrisches Element, im folgenden Piezoelenent genannt, mit hoher Biegsamkeit angeordnet ist, mit dem Körperdrücke, wie Blutdruck, der Druck im Brustkorb, Gebärmutterdruck, usw. direkt als elektrische Signale registriert werden können, wobei die resultierenden, dem Körperdruck entsprechenden Wellen zur Auswertung einer Diagnose dienen.The object is achieved according to the invention by a catheter with at least one designed as a converter organic cooking polymer consisting, flat, film-like, piezoelectric element dissolved, in particular one Catheter, at the end of which is a flat piezoelectric element, hereinafter called Piezoelenent, with a high Flexibility is arranged with which body pressures such as blood pressure, chest pressure, uterine pressure, etc. can be registered directly as electrical signals, the resulting corresponding to the body pressure Waves are used to evaluate a diagnosis.

Hierdurch ist ein messempfindlicher, stabiler Katheter geschaffen, der einen weiten Anwendungsbereich hat und nur geringfügig durch die Umgebung beeinflußbar ist. Außerdem ist die Anwendung bzw. Handhabung des Gerätes unproblematisch, zumal der Umformer mit sehr kleinen Abmessungen hergestellt und sterilisiert werden kann.This creates a measurement-sensitive, stable catheter that has a wide range of applications and can only be influenced slightly by the environment. In addition, the application and handling of the device unproblematic, especially since the converter can be manufactured and sterilized with very small dimensions.

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Es können auch Katheter mit zwei flachen Piezoelementen vorgesehen werden, die je am Ende und an einer Seitenwand des Katheters angeordnet sind derart, daß die Druckwellen von zwei verschiedenen Punkten gemessen und der Blutdurchfluß aus der Phasenverschiebung zwischen den beiden Wellen bestimmt werden kann.Catheters with two flat piezo elements can also be used are provided, which are each arranged at the end and on a side wall of the catheter such that the pressure waves measured from two different points and the blood flow from the phase shift between the two waves can be determined.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawing. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispieles, 1 shows a longitudinal section of a first embodiment,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie I-I in Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 4 eine Schaltanordnung zum ersten Beispiel, Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel, Fig. 6 einen Querschnitt aus Fig. 5,Fig. 2 shows a cross section along the line I-I in Fig. 1, Fig. 3 shows a cross section along the line II-II in Fig. 1, FIG. 4 shows a circuit arrangement for the first example, FIG. 5 shows a second exemplary embodiment, FIG. 6 shows a cross section from FIG. 5,

Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 5,Fig. 7 shows a cross section along the line III-III in Fig. 5,

Fig. 8 einen Längsschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 7,8 shows a longitudinal section along the line IV-IV in FIG. 7,

Fig. 9 einen Querschnitt des zweiten Beispieles mit einer Kompensations-Elektrode,9 shows a cross section of the second example with a compensation electrode,

Fig. 10 (a) und (b) je eine graphische Darstellung einer Wellenform von der linken Herzkammer,10 (a) and (b) each is a graphical representation of a waveform from the left ventricle,

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Flg. 11 ein drittes Ausführungsbeispiel,Flg. 11 a third embodiment, Fig. 12 einen Querschnitt aus Fig. 11 entlang derFIG. 12 shows a cross section from FIG. 11 along the line

Linie V-V,Line V-V,

Fig. 13 einen weiteren Querschnitt aus Fig. 11 und Fig. 14 einen Längsschnitt entlang der Linie VI-VI13 shows a further cross section from FIGS. 11 and 13 14 shows a longitudinal section along the line VI-VI in Fig. 13.in Fig. 13.

Fig. 1 bis 4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel. In einem rohrförmigen aus weichem Material bestehenden Katheter 1 ist ein Umwandler 2 angeordnet. Das Katheterrohr wird im allgemeinen aus Fluorldharz, Polyäthylen, Polyurethan oder Polyvinylchloride, usw. hergestellt und zu einer Hülsenform geformt. Die Abmessungen des Katheters richten sich nach seiner Anwendung. Für Herz- und Blutgefäß-Untersuchungen hat der Katheter einen Außendurchmesser zwischen 1 und 3 mm, beispielsweise 2.67 mm, einen Innendurchmesser zwischen 0.56 und 2.08 mm, z.B. 1.55 mm und eine Länge zwischen 50 und 125 cm. Bei einem für das Genital-Harn-System vorgesehenen Katheter 1st der Durchmesser zwischen 1.98 und 9.9 ran, z.B. 4.62 mm und die Länge 40 cm.Figs. 1 to 4 show a first embodiment. In A transducer 2 is arranged in a tubular catheter 1 made of soft material. The catheter tube is generally made of fluoro resin, polyethylene, Polyurethane or polyvinyl chloride, etc., and molded into a sleeve shape. The dimensions of the catheter depend on its application. For heart and blood vessel examinations, the catheter has an outer diameter between 1 and 3 mm, for example 2.67 mm Inside diameter between 0.56 and 2.08 mm, e.g. 1.55 mm and a length between 50 and 125 cm. In the case of a catheter intended for the genital urinary system, the diameter is between 1.98 and 9.9, e.g. 4.62 mm and the Length 40 cm.

Innerhalb einer ersten Rohrwand 1a ist ein maschen- oder gewebeartiges Innenrohr 1b aus Polyester oder nichtrostendemInside a first pipe wall 1a is a mesh-like or fabric-like inner pipe 1b made of polyester or stainless steel

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Stahl angeordnet, das dazu dient, die Form des. Katheters zu bewahren und eine Führung während der Behandlung zu gewährleisten. Der Umwandler 2 besteht aus zwei piezoelektrischen elementen 4, die doppelplattenartig an einer Halterung 3 befestigt sind.Steel arranged, which is used to shape the. Catheter to preserve and provide guidance during treatment. The transducer 2 consists of two piezoelectric elements 4, which are attached to a bracket 3 like a double plate.

Für die Halterung 3 ist ein Material hoher Elastizität und geringer Spannung vorgesehen, wie z.B. 20 bis 500// dünne Platten aus Phosphorbronze, Kupfer, nichtrostendem Stahl, usw.A material of high elasticity and low tension is provided for the holder 3, such as 20 to 500 // thin plates made of phosphor bronze, copper, stainless steel, etc.

Das Material, die Form und die Größe der Halterung 3 werden in Abhängigkeit von den Frequenz-Eigenschaften und der Verstärkung des Umwandlers bestimmt. The material, the shape and the size of the holder 3 are determined depending on the frequency properties and the gain of the transducer .

Die Piezoelemente 4 haben Elektroden 5 und sind jeweils auf einer Seite der Halterung 3 befestigt derart, daß gleiche Pole, vorzugsweise die negativen Pole, sich gegenüberliegen. The piezo elements 4 have electrodes 5 and are each fastened to one side of the holder 3 in such a way that the same poles, preferably the negative poles, are opposite one another.

Die Piezoelemente sind aus piezoelektrischem organischem Hochpolymer, d.h. aus einem Elektreten aus Hochpolymer oder einer Zusammensetzung aus Hochpolymer und piezoelektrischer Keramik hergestellt.The piezo elements are made of piezoelectric organic high polymer, i.e. an electret made of high polymer or a composite of high polymer and piezoelectric ceramic.

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28.2.77 - 7 -28.2.77 - 7 -

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•J.• J.

Biegsames piezoelektrisches Material mit einem Elastizi-Flexible piezoelectric material with an elastic

11 2
tütsmodul unter 1x10 dyne/cm , vorzugsweise unter 5x10 dyne/cm kann zur Herstellung der Piezoelemente verwendet werden.11 2
Tütsmodul under 1x10 dyne / cm, preferably under 5x10 dyne / cm can be used to manufacture the piezo elements.

Die Piezoelemente können durch mehrfaches Strecken eines thermoplastischen Filmes aus Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylchlorid, Polyacrylnitril oder Polykarbonate usw. bei einer Temperatur nahe dem Erweichungspunkt hergestellt v/erden. Auf beiden Seiten der so hergestellten Piezoelemente wird dann je eine die Elektroden 5 bildende Silber- oder Aluminium-Schicht aufgedampft oder chemisch aufplatiniert. Schließlich werden sie von der Raumtemperatur aus auf eine Temperatur nahe dem Erweichungspunkt erhitzt und in ein elektrisches Feld von 100 bis 700 KV/cm eines Gleichstromes gesetzt und anschließend abgekühlt.The piezo elements can be made by stretching a thermoplastic film made of polyvinyl fluoride, Polyvinylidene fluoride, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile or polycarbonates, etc. at a temperature close to the softening point. On both sides the piezo elements produced in this way are then each a silver or aluminum layer forming the electrodes 5 vapor-deposited or chemically platinum-plated. In the end they are heated from room temperature to a temperature close to the softening point and turned into an electric Field set from 100 to 700 KV / cm of a direct current and then cooled.

Die Piezoelemente können aber auch Elektreten aus einer Mischung von 90 bis 10 VoI% einer piezoelektrischen Keramik mit 10 bis 90 VoI% thermoplastischem Harz sein. Das thermoplastische Harz ist ein kristallinisches Polarharz wie Polyazetal, Vinylidenfluorid-Harz, Polyamid.The piezo elements can, however, also contain electrets from a mixture of 90 to 10% by volume of a piezoelectric Ceramic with 10 to 90% by volume of thermoplastic resin. The thermoplastic resin is a crystalline polar resin such as polyacetal, vinylidene fluoride resin, polyamide.

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Es ist ferner möglich, Elektreten aus 9O bis 10 Vol% piezoelektrischer Keramik und 10 bis 90 Vol% Mischpolymer zu verwenden. Das Mischpolymer v/ird aus 99 bis 20 Gew% des thermoplastischan Harzes und 1 bis 80 Gew% Polarpolymer hergestellt. Als PolarDolymer kann Chlorprenkautschuk, Acrylonitrilbutadien-Kautschuk, Epichlorhydrin-Kautschuk oder gechlorter Polynthylenuretan-Xautschuk verwendet v/erden. Aus der obigen .Mischung werden 5 bis 50Oy^ dünne Filme geformt, mit Silber- oder Aluminiumschicht überzogen, von 40° C auf 100° C erhitzt und in das elektrische Feld eines Gleichstromes von mehr als 50 KV/cm gebracht und schließlich abgekühlt.It is also possible to use electrets from 90 to 10 vol% piezoelectric ceramic and 10 to 90 vol% mixed polymer to be used. The mixed polymer consists of 99 to 20% by weight of the thermoplastic resin and 1 to 80% by weight of polar polymer. Chlorprene rubber, Acrylonitrile butadiene rubber, epichlorohydrin rubber or chlorinated polyethylene uretane rubber is used. From the above .mixture 5 to 50Oy ^ thin films are formed, with silver or Aluminum layer coated, heated from 40 ° C to 100 ° C and in the electric field of a direct current of more brought as 50 KV / cm and finally cooled.

Als piezoelektrische Keramik können ferroelektrisch^ Materialien verwendet werden, bei denen Domänenverschiebungen möglich sind.As a piezoelectric ceramic ferroelectric ^ Materials are used in which domain shifts are possible.

Solche Materialien sind beispielsweise:Such materials are for example:

(1) mit einer Komponente: BaTiO PbTiO-, etc.(1) with one component: BaTiO PbTiO-, etc.

(2) mit zwei Komponenten: PbTiO₃-PbZrO₃,(2) with two components: PbTiO ₃ -PbZrO ₃ ,

PbTiO₃-Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃ etc.PbTiO ₃ -Pb (Zn _1/3 Nb _2/3 ) O ₃ etc.

(3) mit drei Komponenten: PbTiO₃-PbZrO₃-Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃, etc,(3) with three components: PbTiO ₃ -PbZrO ₃ -Pb (Mg _1/3 Nb _2/3 ) O ₃ , etc,

Ferner sind Bleizirkonat-Bleititanat oder Bariumtitanat weitere typische Keramiken.Lead zirconate, lead titanate or barium titanate are also used other typical ceramics.

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Typische dünne piezoelektrische Elemente können aus 10 bis 90 Vol% thermoplastischem Harz hergestellt werden, das mit Bleizirkonat-Bleititanat- oder Bariumtltanat-Keramik mit ca. 0.2 bis 45 ^ Korngröße vermischt und geformt wird. Nachdem die Elektroden aufgebracht worden sind, werden die Elemente schließlich elektrisch behandelt. Der so hergestellte Film wird in 1.5 nun χ 6 mm große, die Piezoelemente 4 bildende Plättchen geschnitten, die gegeneinander mit gleichem Pol auf je eine Seite der Halterung 3 mit einem Klebemittel aufgeklebt werden. Danach werden Leitungen 6-1, 6-2 und 6-3 jeweils an die beiden Piezoelemente 4 bzw. an die Halterung 3 angeschlossen.Typical thin piezoelectric elements can be made from 10 to 90 volume percent thermoplastic resin that with lead zirconate, lead titanate or barium titanate ceramics with about 0.2 to 45 ^ grain size is mixed and shaped. After the electrodes are applied the elements are finally treated electrically. The film produced in this way is now χ in 1.5 6 mm large, the piezo elements 4 forming platelets cut against each other with the same pole on each one side of the holder 3 can be glued on with an adhesive. Then lines 6-1, 6-2 and 6-3 each connected to the two piezo elements 4 or to the holder 3.

Wenn die Hochpolymer-Piezoelemente thermolabil sind, dann sollte die Verbindung bei Raumtemperatur mit beispielsweise elektrisch leitendem Klebemittel oder durch Ultraschall-Löten hergestellt werden.If the high polymer piezo elements are thermally unstable, then the connection should be made at room temperature with, for example, electrically conductive adhesive or by ultrasonic soldering getting produced.

Die Verbindungsstelle zwischen der Leitung 6-3 und der Halterung 3 kann auch gelötet sein.The connection point between the line 6-3 and the holder 3 can also be soldered.

Die drei Leitungen 6-1, 6-2 und 6-3 bestehen aus je sieben verdrehten, 0.076 mm dicken Silberdrähten. Sie sind mit einer 0.025 mm dicken Fluoridharz-Schicht isoliert.The three lines 6-1, 6-2 and 6-3 each consist of seven twisted, 0.076 mm thick silver wires. she are insulated with a 0.025 mm thick fluoride resin layer.

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Der Doppelumformer 2 ist mit einem Isoliermaterial 7 hohen Widerstandes isoliert und wasserdicht abgeschlossen Zur Montage in das Katheterrohr 1 werden die Leitungen in das Rohr hineingeführt und die Enden der Halterung 3 mit einem Klebemittel an die Innenwand der Rohrspitze geklebt. Die freien Enden der Leitungen 6-1, 6-2 und 6-3 werden schließlich an ein nicht dargestelltes elektronisches Gerät angeschlossen.The double converter 2 is covered with an insulating material 7 high resistance insulated and watertight. For assembly in the catheter tube 1, the lines guided into the pipe and the ends of the holder 3 with an adhesive on the inner wall of the pipe tip glued. The free ends of the lines 6-1, 6-2 and 6-3 are finally connected to an electronic device (not shown) Device connected.

Der verbleibende Raum im Katheterrohrende um den Umformer wird mit einer Substanz 8 gefüllt und zur Thrombose-Verhinderung mit physiologischem Silikon umhüllt.The remaining space in the end of the catheter tube around the converter is filled with a substance 8 and is used to prevent thrombosis covered with physiological silicone.

Der Vorteil des Doppelumformers ist die höhere Messempfindlichkeit desselben, und daß mit derartigen Umformern Störungen durch Süßere Einflüsse, Temperatur und induzierten Strom eliminiert werden. Bei Bedarf kann jedoch auch ein Umformer mit nur einem Piezoelement-Film verwendet werden.The advantage of the double converter is the higher measurement sensitivity of the same, and that with such converters, disturbances by sweeter influences, temperature and induced current can be eliminated. If necessary, however, a converter with only one piezo element film can also be used be used.

Als Isoliermaterial 7 kann ^L -Zyan-Acrylsäureester-Klebstoff (Handelsname: Aron Alpha A "Sankyo" hergestellt von Sankyo Co., Ltd.), Polyurethanharz, Polyolefinharz, Siliziumharz, Polysulfonharz, Epoxyharz und Alkydharz verwendet werden.As the insulating material 7 , ^ L -cyan acrylic acid ester adhesive (trade name: Aron Alpha A "Sankyo" manufactured by Sankyo Co., Ltd.), polyurethane resin, polyolefin resin, silicon resin, polysulfone resin, epoxy resin and alkyd resin can be used.

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Im Allgemeinen sollte ein Isoliermaterial 7 mit einem spezifischen Widerstand von nehr als 13 —'2. cm vorgesehen werden.In general, an insulating material 7 with a specific resistance of more than 13-2. cm provided will.

Als Füllmaterial 8 eignet sich Epoxyharz, Siliziumharz, Polyurethanharz, Polysulfonharz, oC -Zyan-AcrylsHureester-Klebstoff. Suitable filling material 8 is epoxy resin, silicon resin, polyurethane resin, polysulfone resin , oC cyan acrylic acid ester adhesive.

In Fig. 5 bis 8 ist ein zweites Ausführungsbeisniel gezeigt, bei dem der Katheter mit nur einem Piezoelement ausgerüstet ist.In Fig. 5 to 8 a second embodiment is shown in which the catheter with only one piezo element is equipped.

Ein biegsames, 1.2 m langes, ca. 3 mm dickes Katheterrohr 1 ist aiti Ende abgerundet. An diesem Rohr ist ein flaches, filmartiges Piezoelement 4, auf dessen beiden Seiten je eine Elektrode 5 im Vakuum aufgedampft wurde, mit Siliziumklebstoff befestigt. Die Elektroden 5 sind über einen geringen Pvauscheffekt aufweisende Leitungen mit einem nicht dargestellten Messinstrument verbunden. Die Leitungen 6 können beispielsweise in einer Wicklung koaxial angeordnete Drähte sein. Die Abschirmung der Leitungen kann durch eine aus Kunststoff und Kohlepulver bestehende Halbleiterschicht verbessert werden, die zwischen die Isolierschicht und die Wicklung gelegt wird.A flexible, 1.2 m long, approx. 3 mm thick catheter tube 1 is rounded at the end. There is a flat, film-like piezo element 4, on both sides of which an electrode 5 was vapor-deposited in a vacuum, attached with silicon glue. The electrodes 5 are conductors having a low interchange effect connected to a measuring instrument, not shown. The lines 6 can, for example, be in a winding be coaxially arranged wires. The shielding of the lines can be made of plastic and carbon powder existing semiconductor layer, which is placed between the insulating layer and the winding, can be improved.

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28.2.77 - 12 -28.2.77 - 12 -

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- vt - - vt -

• 4if. • 4if.

Das Piezoelement 4 ist mit einem Isoliermaterial 7 umgeben. Der Raum zwischen dem Piezoelement und dem Katheterrohr ist mit einem elastischen Körper 9 ausgefüllt, in dem die Leitungen 6 geführt sind und der dazu dient, dem Piezoelement die notwendige Spannung zu verleihen. Für den elastischen Körper 9 sind gummiartige Kunststoffe und Kunststoffschaum verwendbar. Solche Materialien sind beispielsweise Polyurethanharz, Siliziumharz, Epoxyharz usw. Vorzugsweise läßt sich das Polyurethanharz verwenden, das flüssig eingespritzt zum Aufschäumen gebracht und ausgehärtet gelassen werden kann.The piezo element 4 is surrounded by an insulating material 7. The space between the piezo element and the The catheter tube is filled with an elastic body 9, in which the lines 6 are guided and which serves to to give the piezo element the necessary voltage. For the elastic body 9, rubber-like plastics are used and plastic foam can be used. Such materials are, for example, polyurethane resin, silicon resin, epoxy resin etc. It is preferable to use the polyurethane resin which is injected liquid and caused to foam can be left cured.

Für diese zweite Ausführung wurde ein Piezoelement beispielsweise wie folgt hergestellt. Ein 20/6f dicker, einachsig orientierter Polyvinylidenfluorid-Film wurde mit im Vakuum aufgedampften Elektroden versehen, in einem Behälter auf 130° C in einem elektrischen Gleichstromfeld von 600 KV/cm eine Stunde lang gehalten. Das so erhaltene Piezoelement wies eine elektrische Konstante d₃₁=16xi0~¹² C/N auf.For this second embodiment, a piezo element was produced, for example, as follows. A 20 / 6f thick, uniaxially oriented polyvinylidene fluoride film was provided with electrodes vapor deposited in vacuo and kept in a container at 130 ° C. in an electric direct current field of 600 KV / cm for one hour. The piezo element obtained in this way had an electrical constant d ₃₁ = 16xi0 ~ ¹² C / N.

In Fig. 5 bis 8 ist ein Piezoelement gezeigt, das 2OyOi dick und 2 mm χ 5 mm groß und derart angeordnet ist, daß die Zugrichtung quer zum Katheterrohr gerichtet ist. Eine Masse 8 füllt den oberen Raum aus.In Fig. 5 to 8 a piezoelectric element is shown, which is 2OyOi thick and 2 mm χ 5 mm in size and is arranged in such a way that the pulling direction is directed transversely to the catheter tube. A mass 8 fills the upper space.

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28.2.77 - 13 -28.2.77 - 13 -

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Ein mit einem derartigen Umwandler ausgestatteter Katheter kann in die Blutgefäße und in das Herz eingeführt werden.A catheter equipped with such a transducer can be inserted into the blood vessels and into the heart will.

Der Blutdruck des Herzens wird mit dem aus dem Piezoelernent 4 bestehenden Umwandler in elektrische Signale umgewandelt, die dann über die Leitungen 6 an ein entsprechendes Messgerät, wie z.B. einen Oszillographen geführt werden. Fig. 10(a) zeigt eine Wellenform der linken Herzkammer, die mit einem Umformer gem^ß dem ersten Ausführungsbeispiel aufgenommen wurde, dagegen zeigt Fig. iO(b) eine mit einem konventionellen elektrischen Tonmesser gemessene Welle, in der die durch die Resonanzen des Katheters verursachten Störungen zu sehen sind.The blood pressure of the heart is compared with that from the piezo element 4 existing converters are converted into electrical signals, which are then sent via lines 6 to a corresponding Measuring device, such as an oscilloscope. Fig. 10 (a) shows a waveform of the left ventricle, which was recorded with a transducer according to the first embodiment, on the other hand Fig. 10 (b) shows one with a conventional electric Sound meter measured wave in which the disturbances caused by the resonances of the catheter you can see.

Für den Fall, daß die Messkurven durch Bewegungen des Katheters beinflußt werden, kann ein zweites Piezoelement 14 zur Kompensation in den Katheter eingesetzt werden, wie es mit den gestrichelten Linien in Fig. 9 gezeigt ist. Durch Differenz der Signale zwischen den Piezoelementen 4 und 14 kann die Störung kompensiert werden.In the event that the measurement curves are influenced by movements of the catheter, a second piezo element can be used 14 can be inserted into the catheter for compensation, as shown by the dashed lines in FIG. Due to the difference in the signals between the piezo elements 4 and 14 the disturbance can be compensated.

Ein drittes AusfUhrungsbeispiel ist in den Fig. 11 bis 14 gezeigt.A third exemplary embodiment is shown in FIGS 14 shown.

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28.2.77 - 14 -28.2.77 - 14 -

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Als Filme ausgebildete ^iezoelemente 4 und 24 sind an eine Seitenwand bzw. am Rohrende des Katheters 1 befestigt. Dieser Katheter dient zur gleichzeitigen Messung der Druckwellen und des Elutdurchflusses.Zzo elements 4 and 24 designed as films are on a side wall or attached to the tube end of the catheter 1. This catheter is used to measure the pressure waves at the same time and the flow rate.

Es sind zwei mit den Plezoelementen 4 und 24 verbundene abgeschirmte Leitungen 16 vorgesehen. Der Katheter ist mit einen dünnwandigen Kopfteil 11 versehen, dessen Innenseite mit einem als Abschirmung dienenden ?^fetallfiln 17 beschichtet ist. Dieser 'Ietallfilm ist mit einer Elektrode 5 des Piezoelementes 24 und mit der Abschirmung der Leitung 16 elektrisch verbunden. Die Oberfläche der Elektrode 5 ist ähnlich wie in zweiten Ausführungsbeispiel mit einem Isoliermaterial 7 überzogen, worauf eine Siliziumschicht zur Verhinderung einer Thrombose aufgebracht ist.Two shielded lines 16 connected to the Plezo elements 4 and 24 are provided. The catheter is provided with a thin-walled head part 11, the inside of which is provided with a? ^f etallfiln 17 is coated. This metal film is electrically connected to an electrode 5 of the piezo element 24 and to the shielding of the line 16. Similar to the second exemplary embodiment, the surface of the electrode 5 is coated with an insulating material 7, on which a silicon layer is applied to prevent thrombosis.

Für die dritte Ausführung wurden Piezoelemente 4 und 24 wie folgt hergestellt. Es wurde Polyazetalharz (Handelsname: Deldrin 500, hergestellt von du Pont Company, Ltd.) und gechlortes Polyäthylen mit 30 Gew.% Chlorinhalt in einem Verhältnis von 60/40 Gew% gemischt. Eine feste Lösung von Bleizirkonat-Bleltitanat Keramikpulver wurde dem Mischpolymer im Verhältnis von 5O/5O Vol% beigemischt. Aus der Mischung wurden dünne Filme geformt, auf derenPiezo elements 4 and 24 were used for the third version manufactured as follows. Polyacetal resin (trade name: Deldrin 500, manufactured by du Pont Company, Ltd.) and chlorinated polyethylene containing 30% by weight of chlorine in mixed in a ratio of 60/40 wt%. A solid solution of lead zirconate-lead titanate ceramic powder was made mixed with the copolymer in a ratio of 50/50% by volume. Thin films were formed from the mixture, on top of which

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beiden Seiten je eine Silber-Elektrode aufgedampft wurde. Ein elektrisches Gleichstromfeld von 300 KV/cm wurde angelegt und die Filme eine Stunde lang in einem Behälter auf 80 C gehalten. Die so hergestellten Piezoelemente sind sehr biegsam, gut formbar und haben eine hohe Piezoelektrizität mit einer piezoelektrischen Konstante d₃₁=35x1O~¹² C/N.A silver electrode was vapor-deposited on both sides. A direct current electric field of 300 KV / cm was applied and the films were kept in a container at 80 ° C. for one hour. The piezo elements produced in this way are very flexible, easily malleable and have a high piezoelectricity with a piezoelectric constant d ₃₁ = 35x1O ~ ¹² C / N.

Dadurch daß diese piezoelektrischen Filme keine Anisotropie aufweisen, können sie leicht zur Anpassung an den menschlichen Körper sphärisch ausgebildet v/erden, wie es mit dem Piezoelement 24 in Fig. 11 bis 14 gezeigt ist.Since these piezoelectric films have no anisotropy, they can be easily adapted to the human body formed spherically, as shown with the piezo element 24 in FIGS. 11 to 14.

Die für die Erfindung verwendbaren Piezoelemente sowie Umformer sind nicht auf die beschriebenen Ausführungen beschränkt.The piezo elements and converters that can be used for the invention are not limited to the embodiments described limited.

Durch die Verwendung von sehr biegsamen piezoelektrischen Filmen lassen sich Umformer gemäß der Erfindung herstellen, die sehr sensibel, stabil, schnell ansprechend, sicher usw. sind und außerdem mit kleinen Abmessungen ausgebildet werden können. Deren Struktur ist verhältnismäßig einfach und stoßsicher, so daß die Handhabung des Katheters unproblematisch ist. Durch den Bleigehalt in den elektrischen Leitungen oder im Piezoelement kann die Katheterstellung im Blutgefäß ohne Hilfssubstanz direkt mit Röntgenstrahlen festgestellt werden. Der erfindungsgemäße Umformer hat somit vielseitige Vorteile,By using very flexible piezoelectric films, transducers according to the invention can be produced, which are very sensitive, stable, responsive quickly, safe, etc. and are also designed with small dimensions can. Their structure is relatively simple and shockproof, so that the handling of the catheter is unproblematic is. Due to the lead content in the electrical lines or in the piezo element, the catheter can be positioned in the blood vessel without Auxiliary substance can be determined directly with X-rays. The converter according to the invention thus has many advantages,

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Claims

1. Catheter with a converter, characterized in that that the transducer is arranged essentially on the catheter tip and consists of at least one formed as a film piezoelectric element (4) consists, and that the piezoelectric element consists of an organic high polymer is made.

2. Catheter according to claim 1, characterized in that the piezo element (4) consists of an electrically treated Mixture of 10 to 90 vol% polyacetal, polyamide or polyvinylidene fluoride with 90 to 10 vol% piezoelectric Ceramic is made.

3. Catheter according to claim 1, characterized in that the piezo element (4) consists of a piezoelectric Material consisting of a molded and electrically treated mixture of a mixed polymer resin and a piezoelectric ceramic is composed that the mixed polymer resin of 99 to 20 wtS polyacetal, Polyamide or polyvinylidene fluoride and 1 to 80% by weight Polar polymer consists, and furthermore that the "ischpolymorharz" in a ratio of 10 to 90 Vo1% of the piezoceramic is mixed in.

'83 P 102
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7 0983S/10O17 0983S / 10O1

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

4. Catheter according to claim 1, characterized in that the piezo element consists of one in an electric field treated, expanded TOlyvinylidene fluoride.

5. Catheter according to claim 1, characterized in that a two-element converter is provided.

6. Catheter according to claim 1, characterized in that a clamping piece (3) on the inner wall at the end of the catheter tube (1) that is attached to both sides of the clamp piece a piezo element (4) is attached, and that electrical lines (6) are provided which are connected to the Piezo elements and the clamping piece are connected.

7. Catheter according to claim 1, characterized in that the piezo element (4) at the tip of the catheter tube (1) is arranged, and that the remaining space between these two parts and the lines (6) is filled with an elastic body (9) which stretches the piezo element accordingly.

8. Catheter according to claim 1, characterized in that on a side wall and on the tip of the catheter (1) each piezo elements (4 and 24) are attached, which make it possible to measure blood flow and waves of blood pressure at the same time.

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